Endommagement des polymères et viscoélasticité

Le cours est structuré comme un passage graduel de l’état fondu (à haute température) à l’état solide (à basse température et présentant le risque de se complexifier en fonction des évolutions microstructurales) : on discute de la dépendance du comportement mécanique en fonction de la température et du temps (de réponse).

Mots-clés : Écoulement laminaire, force / contrainte / déformation / vitesse de déformation en cisaillement, viscosités, équation rhéologique, modèles empiriques, état fondu et état solide, fluides Newtonien et non Newtoniens, effet Barus, effet Weissenberg, différence entre les tests quasi-statiques et les tests dynamiques, catégories de rhéomètres, dépendance de la viscosité de  température / vitesse de cisaillement / pression / masse molaire / présence de solvants et de plastifiants, précisions concernant linéarité / élasticité / réversibilité, introduction à l’Analyse Mécanique Dynamique et à la superposition temps-température, viscoélasticité linéaires et modèles (Maxwell, Kelvin-Voigts et généralisations), superposition de Boltzmann.

Sensibiliser les étudiants à la grande variété de comportement mécaniques que l’on peut observer dans le cas des matériaux macromoléculaires, que ce soit à l’état fondu ou solide, en présence de plastifiants ou en suspension / solution dans des solvants. Fournir les outils de base pour interpréter correctement les courbes expérimentales sans les surinterpréter. Les initier aux techniques spectroscopiques pour évaluer tout phénomène dépendant des mouvements de relaxation moléculaire. Ce cours s’adapte aussi bien aux pratiques industrielles (mise en forme, caractérisation, contrôle qualité) qu’aux démarche scientifiques plus fondamentales (étude des dynamiques de relaxation moléculaire).

Connaissances de base sur les polymères (thermoplastiques / thermodurcissables / élastomères, densité de réticulation, possibilités de cristallisation quiescente / sous étirage / induite par flux), connaissances de base sur la mécanique du solide (élasticité). Une bonne pratique des mathématiques appliquées (traitement des données expérimentales, lissage par des modèles empiriques) est un plus.

Contrôle Continu

À la fin du cours, les étudiants auront appris que l’écoulement des matériaux macromoléculaires résiste à tout modèle mathématique exact et que seulement des modèles empiriques peuvent être mis au point afin de prédire leur comportement et la perte de propriétés mécaniques au fil du temps. Ces modèles sont le plus souvent obtenus par acquisition de données expérimentales discrètes qui sont ensuite interpolées/extrapolées et lissées pour obtenir des lois de comportement. La superposition temps-température considère que les résultats trouvés dans des conditions données de température et sollicitation mécanique peuvent être transférées à d’autres conditions équivalentes du point de vue relaxationnel.